Οι μελέτες που διερευνούν τις νευρικές διεργασίες που εμπλέκονται στην κυτταρική αναγέννηση είναι ζωτικής σημασίας, λόγω του ότι θα μπορούσαν να ανοίξουν δρόμο προς την ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών θεραπειών για πολλές παθολογίες που σχετίζονται με μεταλλάξεις ή φθορά των κυττάρων. Η μικρογλοία, τα μόνιμα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος του εγκεφάλου, ενεργοποιούνται ως απόκριση σε παθολογίες, οδηγώντας μερικές φορές σε χρόνια φλεγμονή και ουλές στον ιστό.
Οι μηχανισμοί κυτταρικής αναγέννησης ρυθμίζουν έτσι την αντιδραστικότητα διαφορετικών νευρογλοιακών κυττάρων, συμπεριλαμβανομένης της μικρογλοίας, αποτρέποντας περαιτέρω βλάβη και προάγοντας την ανάκτηση. Ενώ πολλές προηγούμενες μελέτες έχουν διερευνήσει τις διαδικασίες που εμπλέκονται στη φλεγμονή, πολλά ερωτήματα σχετικά με το πώς ο εγκέφαλος μπορεί να ανακάμψει επιτυχώς μετά από τραυματισμούς ή παθολογίες παραμένουν αναπάντητα.
Αναγέννηση μέσω τραυματικών κακώσεων
Ερευνητές στο LMU Munich, στο Helmholtz Zentrum Munich, στο Johannes Gutenberg-Universität (JGU) και σε άλλα ινστιτούτα στη Γερμανία πραγματοποίησαν πρόσφατα μια μελέτη σε ζέβρα με στόχο την καλύτερη κατανόηση των διεργασιών που στηρίζουν την αναγέννηση του εγκεφάλου τόσο σε ζώα όσο και σε ανθρώπους. Τα ευρήματά τους, που δημοσιεύθηκαν στο Nature Neuroscience, αποκάλυψαν μια μικρογλοιακή κατάσταση που χαρακτηρίζεται από τη συσσώρευση σταγονιδίων λιπιδίων και την TDP-43+, μια πρωτεΐνη που δεσμεύει το RNA, η οποία καθυστέρησε ή απέτρεψε την αναγέννηση του εγκεφάλου μετά τον τραυματισμό.
«Η λογική μας είναι να κατανοήσουμε τη διαδικασία αναγέννησης στα μοντέλα συστημάτων που έχουν εγκριθεί με ενδογενή επισκευή και στη συνέχεια να εφαρμόσουμε αυτή τη λογική στο σύστημα των θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, για να επιτύχουμε καλύτερη αναγέννηση», είπε ο Jovica Ninkovic, ένας από τους ερευνητές που πραγματοποίησαν τη μελέτη. «Ως εκ τούτου, ξεκινήσαμε να διερευνήσουμε πώς το ζέβρα αδρανοποιεί έγκαιρα τη μικρογλοία για να αποτρέψει τη μακροχρόνια φλεγμονή μετά από εγκεφαλική βλάβη».
Ο πρωταρχικός στόχος της πρόσφατης εργασίας του Ninkovic και των συνεργατών του ήταν να εντοπίσουν νευρικές οδούς που εμπλέκονται στη ρύθμιση της μικρογλοιακής δραστηριότητας, οι οποίες θα μπορούσαν ενδεχομένως να στοχοποιηθούν από φαρμακολογικά φάρμακα. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την κατανόησή τους για τη βιολογία του ψαριού zebra για να εντοπίσουν πιθανούς θεραπευτικούς στόχους που θα μπορούσαν επίσης να εφαρμοστούν στον εγκέφαλο των θηλαστικών. Στα πειράματά τους, ουσιαστικά προκάλεσαν μικρούς τραυματισμούς σε ζέβρα και παρατήρησαν πώς ο εγκέφαλος αναγέννησε τις κατεστραμμένες περιοχές.
“Σύντομα συνειδητοποιεί κανείς ότι ένα τόσο απλό πειραματικό αποτέλεσμα εξαρτάται από μια σειρά ρυθμιστικών διεργασιών που διαφέρουν ακόμη και από κύτταρο σε κύτταρο”, εξήγησε ο Νίνκοβιτς. “Χρησιμοποιήσαμε εξελιγμένες μεθόδους για να αναλύσουμε τις αλλαγές σε επίπεδο μεμονωμένων κυττάρων και να παρακολουθήσουμε την αντίδραση μεμονωμένων κυττάρων στον τραυματισμό. Μόνο χρησιμοποιώντας αυτήν την προσέγγιση, καταφέραμε να εντοπίσουμε τον “επικίνδυνο” μικρογλοιακό πληθυσμό που πρέπει να εξαλειφθεί για να επιτευχθεί σωστή αναγέννηση. “
Οι ερευνητές παρατήρησαν μια μικρογλοιακή κατάσταση μετά από τραυματικούς τραυματισμούς, που χαρακτηρίζεται από τη συσσώρευση σταγονιδίων λιπιδίων και την πρωτεΐνη 43 που δεσμεύει το TAR DNA (TDP-43). Για να επικυρώσουν την υπόθεση ότι αυτή η κατάσταση εμπόδιζε την αναγέννηση, χειρίστηκαν πειραματικά τους εγκεφάλους των ψαριών zebra για να επιτύχουν διαφορετική διάρκεια μικρογλοιακής αντιδραστικότητας και συσσώρευσης TDP-43.
Αυτό τους επέτρεψε τελικά να εντοπίσουν μονοπάτια που ρυθμίζουν την αντιδραστικότητα της μικρογλοίας και έτσι προάγουν την αναγέννηση του εγκεφάλου. Συγκεκριμένα, βρήκαν ότι η Granulin, μια πρωτεΐνη που είναι γνωστό ότι ρυθμίζει την ανάπτυξη και την επιβίωση των κυττάρων, μεσολάβησε στην κάθαρση τόσο των σταγονιδίων λιπιδίων όσο και των συμπυκνωμάτων TDP-43+. Ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας, τα μικρογλοία επέστρεψαν στη βασική τους κατάσταση και ο τραυματισμένος ιστός του ψαριού ζέβρα αναγεννήθηκε χωρίς ουλές.
Οι ερευνητές έχουν ήδη προσπαθήσει να αξιολογήσουν τον βαθμό στον οποίο τα ευρήματά τους θα μπορούσαν να γενικευτούν στους ανθρώπους, χρησιμοποιώντας μεταθανάτιο ανθρώπινο ιστό. Στο μέλλον, το έργο τους θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο προς την ανάπτυξη νέων φαρμακολογικών φαρμάκων που προάγουν την αναγέννηση των ιστών, τα οποία θα μπορούσαν να είναι πολύτιμα για τη θεραπεία διαφόρων παθολογιών.